球磨改性的氟化石墨烯/玻璃离子水门汀的力学性能、抗菌效果和生物相容性研究

目的:评价向玻璃离子水门汀(GICs)加入氟化石墨烯(FG)后的力学性能、抗菌效果和生物相容性。方法:将FG按照质量分数为1%、2%、4%添加至普通GICs中,对照组不含FG。按试验要求制备试样。利用万能试验机和维氏硬度计测试试样的压缩强度、径向拉伸强度和显微硬度。用薄膜密贴法评价试样对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌效果。将复合材料与L929细胞共培养,1、3、5 d时CKK-8实验评价细胞毒性。结果:与GICs相比,FG/GICs复合材料表现出较高的压缩强度、径向拉伸强度和显微硬度(P<0.05),更强的抗菌效果。CCK8实验显示,FG/GICs复合材料对L929细胞无明显的毒性。结论:在不影响生物相容性的情况下,FG能增强GICs的力学性能和抗菌效果。

AP在氟化石墨烯表面分解机理的密度泛函理论研究

为了探讨氟化石墨烯(FG)用于AP燃烧催化的可行性,采用密度泛函理论(DFT)计算方法研究了HClO_(4)和NH_(3)在FG表面的分解行为,阐述了AP在FG表面分解的反应机理;对HClO_(4)分子在FG表面分解反应的反应网络中各个基元反应的活化能和反应热进行了分析。结果表明,HClO_(4)分子的主要分解路径为HClO_(4)→ClO_(3)→HClO_(3)→ClO_(2)→HClO2→ClO-→Cl-。高氯酸分解生成氯酸根的反应为该路径的速控步骤,反应活化能为1.675 eV;HClO_(4)分子分解产生的吸附在FG表面的O^(*)原子会抑制HClO_(4)分子在FG表面的进一步分解,但这些O^(*)原子能够促进NH_(3)分子在FG表面的脱氢反应并生成OH^(*)基团;OH^(*)基团易与NH_(3)分子及其脱氢产物反应,生成H_(2)O分子,使得O原子从FG表面脱附;FG表面的F原子能够迅速与NH_(3)分子中的H原子反应,反应活化能仅为0.284 eV,这促使NH_(3)脱氢并吸附在催化剂表面,避免了因为NH_(3)吸附在AP表面而引起的阻滞期。表明FG能够有效地消除AP分解过程的阻滞期,从而提高AP的燃烧性能。

含氟PI/氟化石墨烯复合薄膜的制备与性能

为了降低聚酰亚胺(PI)薄膜的介电常数及介电损耗,使其满足如5G通信等领域的应用需求,在合成本征型含氟聚酰亚胺(FPI)的基础上引入氟化石墨烯(FG)填料制备了高含氟量PI薄膜。首先采用溶剂热插层辅助超声离心的方法制备了FG填料,利用傅里叶变换红外光谱仪、激光粒度分布仪及X射线衍射仪对制备的FG进行表征,再利用原位聚合法合成了本征型FPI/FG复合薄膜,并对复合薄膜的微观形貌、介电性能、力学性能及耐水性能进行测试,研究不同FG含量对复合薄膜结构与性能的影响。结果表明,成功制备了粒径较小的FG纳米填料和FPI/FG复合薄膜,将FG加入到FPI基体中能有效降低其介电常数,随着FG填料在复合薄膜中质量分数的增大,FPI/FG复合薄膜的介电常数呈现先降低后升高的趋势,当FG质量分数为1.0%时,薄膜具有最低的介电常数2.11及较低的介电损耗(<0.015)。此外由于FG与FPI间较好的相互作用,使得FPI/FG复合薄膜的拉伸性能和耐水性得到一定改善。

氟化石墨烯绝缘导热性能及其聚酰亚胺复合材料性能研究进展

便携式电子设备的发展对于高导热和电绝缘的热管理材料需求越来越大,氟化石墨烯(FG)作为一种新兴的具有高热导率及电绝缘性的导热填料受到了科学界的广泛关注。本文总结了FG的制备方法、结构与性能关系等,特别对FG的导热机理进行了分析,同时系统阐述了FG作为功能填料复合改性聚酰亚胺(PI)的最新研究进展,并对存在的问题和挑战进行了总结和展望。

氧原子在氟化石墨烯上扩散的第一性原理计算

石墨烯的氟化是改善石墨烯涂层腐蚀防护能力的有效方法之一.本文使用NEB过渡态搜索方法研究了O原子在完全氟化石墨烯(CF)和部分氟化石墨烯(C_(4)F)上的扩散和穿透行为,分析F原子对石墨烯薄膜抗腐蚀能力的影响.计算结果显示,F原子的吸附能有效抑制O原子在石墨烯上的扩散,C_(4)F上O原子的表面扩散能垒显著提高,CF内O原子的水平扩散能垒更是高达2.69 eV.而且F原子的增加使得C原子层对O原子穿透的阻隔能力减小,在CF中,O原子的穿透主要受到F原子层的阻隔.此外采用第一性原理计算方法计算了纯石墨烯、CF和C_(4)F薄膜与Cu(111)表面的界面粘附功以及电子结构.计算表明,相比于纯石墨烯,CF和C_(4)F能更好地与基底结合,界面粘附功随着F原子的吸附浓度增大而提高.Cu/C_(4)F和Cu/CF界面的电荷转移均增加,其中Cu/C_(4)F界面的电荷转移更多,C_(4)F与Cu(111)表面的部分Cu原子生成Cu—C键.

氟化石墨烯作为聚脲润滑脂添加剂的摩擦学性能

采用Rtec MFT-5000多功能摩擦磨损试验机研究氟化石墨烯作为聚脲润滑脂添加剂的抗磨减摩性能,利用三维轮廓仪和X射线光电子能谱仪分析试验后钢盘磨斑表面形貌和主要元素的化学状态。结果表明:氟化石墨和氟化石墨烯对聚脲润滑脂的锥入度、钢网分油量和蒸发损失有显著影响,而对聚脲润滑脂的滴点影响较小;相同添加量下,氟化石墨烯较氟化石墨对聚脲润滑脂具有更好的抗磨减摩性能,当氟化石墨烯的质量分数为0.8%时,抗磨减摩效果最好;含氟化石墨烯聚脲润滑脂润滑条件下,钢盘表面生成的摩擦化学反应膜由复合碳氧化物、(C10F8)n、Fe2O3、FeF3、碳氮化物和(或)氮氧化物等组成,共同在钢球-钢盘的摩擦过程中起到抗磨减摩作用。

氟化石墨烯复合膜的制备及胶黏剂对其性能的影响

将具有超疏水性能的氟化石墨烯(FG)与不同胶黏剂组合制备成复合膜,研究了抽滤、喷涂制备工艺以及胶黏剂的种类[聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)]对FG复合膜性能的影响,同时探究了FG对改性高分子胶黏剂的作用。利用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪、粗糙度测量仪对FG复合膜进行表征测试,结果表明,胶黏剂的分散性、化学结构、亲疏水性会影响到复合膜的表面结构、机械耐磨性、疏水性。以PVDF为代表的柔性疏水胶黏剂在胶黏FG成膜过程中显示出独特的优势。同时,FG与胶黏剂复合后薄膜具有更高的表面疏水性及导热性。

不同对磨面材质对氟化石墨改性聚醚醚酮摩擦学性能的影响

采用熔融共混挤出⁃注塑的加工方式制备了聚醚醚酮(PEEK)/氟化石墨复合材料,并采用环⁃块摩擦磨损试验机探究其与304^(#)钢环、45^(#)钢环的摩擦学性能,采用扫描电子显微镜(SEM)对其磨面进行分析,并对相关的摩擦学机理进行了探究。结果表明,PEEK复合材料与304^(#)钢环的摩擦因数随氟化石墨添加量的增大呈现逐渐降低的趋势,而与45^(#)钢环的摩擦因数变化并不明显;当氟化石墨添加量低于10%时,PEEK复合材料与45^(#)钢环摩擦时展示出更低的摩擦因数;当氟化石墨添加量超过于15%时,PEEK复合材料与304^(#)钢环展示出更低的摩擦因数;就不同载荷而言,PEEK/氟化石墨复合材料与两种摩擦环在300 N的重载荷下均表现出较差的摩擦学性能,而在100 N的低载荷下表现出较高的摩擦因数,但体积磨损率较低。

功能化氟化石墨烯增强水和基础油的摩擦学性能研究

目的研究兼具超薄二维层状结构和优异润滑性能的功能化氟化石墨烯作为液体润滑剂添加剂的摩擦学性能。方法通过混合碱高温处理氟化石墨制备得到亲水性的氧化氟化石墨烯(OFG),而后利用三氯十八烷基硅烷修饰OFG得到亲油性OOFG;通过SEM,TEM,AFM研究了OFG和OOFG的微观形貌特征和片层厚度,使用XPS,XRD和拉曼光谱等分析了OFG和OOFG的化学组成、表面基团等。结果将OFG和OOFG分别作为水和液体石蜡油添加剂后的摩擦学测试表明OFG作为水的添加剂可有效改善其润滑性能,其中OFG在水中的添加量为10 mg/mL时,摩擦系数降低了61.78%,磨损体积减小了64.28%;将OOFG作为液体石蜡油的添加剂能够达到有效的抗磨效果,当OOFG在液体石蜡油中的添加量为5 mg/mL时,摩擦系数降低了15.38%,磨损体积减小了71.44%。结论OFG以及OOFG纳米片在实际摩擦过程中可在金属表面形成保护膜,减弱摩擦副的直接磨损,最终有效改善水和液体石蜡油的润滑性能。

氟化石墨烯的研究及其在表面处理方面的应用进展

引用近几年的国内外参考文献对氟化石墨烯的制备方法、表征方法(透射电镜、X射线衍射和红外光谱)进行详尽的综述,并介绍了氟化石墨烯在研究中所遇到的难题。最后对氟化石墨烯在表面涂层的应用和其他领域的应用以及未来发展进行了展望。

氟化石墨的电化学性能研究

对系列氟化石墨及其作为碱性电池正极添加剂的电化学性能进行了研究 ,考察了氟化石墨作为电极活性材料及用作添加剂时电池的放电行为以及氟化石墨的氟化程度和电极中氟化石墨的含量对电池的放电性能的影响 .研究了 Mn O2 中添加氟化石墨后对电极循环性能的影响 ,并用 XRD比较了几种不同碳材料与氟化石墨的结构特点及 Mn O2 电极放电前后的状态变化 ,初步探讨了氟化石墨改善二氧化锰电化学性能的作用机制 .

纳米级氟化石墨作为润滑剂添加剂的摩擦学性能研究

探讨了纳米级氟化石墨的结构特征和润滑原理,使用四球摩擦试验机研究了纳米级氟化石墨的摩擦学性能。研究表明,纳米级氟化石墨对钢-钢摩擦副表现出良好的抗磨减摩性能,与未加添加剂的基础油相比,可使磨斑直径平均减少25%以上,摩擦因数降低35%左右;具有较好的承载能力,使用效果稍好于T321;与T301配伍后具有增效性,与其它添加剂配伍后具有明显的减摩作用。

氟化石墨修饰玻碳电极同时测定邻苯二酚和对苯二酚

通过氟化预氧化石墨的方法,制备了一种新型的氟化石墨并用于修饰玻碳电极。采用循环伏安法研究了修饰电极对邻苯二酚和对苯二酚的电催化行为,考察了支持电解质的pH值、扫速和滴涂量对邻苯二酚和对苯二酚伏安响应的影响。在最优实验条件下,以0.2 mol/L磷酸盐缓冲溶液（pH 6.0）作为支持电解质,采用差分脉冲伏安（DPV）法同时测定邻苯二酚和对苯二酚。邻苯二酚和对苯二酚的氧化峰电流与其浓度在1.0~150μmol/L范围内呈现良好的线性关系,检出限分别为0.31和0.43μmol/L（S/N=3）。修饰电极具有较好的重现性、稳定性和较强的抗干扰能力。将此方法用于模拟水样中邻苯二酚和对苯二酚的测定,结果令人满意。

氟化石墨烯结构表征及接枝增强芳纶Ⅲ薄膜的力学性能

首先对自制的氟化石墨烯(FG)进行结构与性能表征。然后采用拥有优异耐热性和分散性的FG对芳纶Ⅲ(PA)薄膜进行共混改性,提高其力学性能。PA分子链的咪唑环上的氮原子因弱碱性而具备亲核反应能力,有望取代氟化石墨烯的氟原子形成C-N键,进而有效增强聚合物基体。然而,研究发现,PA胶液中的HCl会与咪唑环络合,降低咪唑环的反应活性。吡啶的加入中和了HCl的同时也能够催化反应,促进C-N的生成。红外光谱结果表明,加入吡啶的FG-PA复合体系能够形成基体与填料间的C-N共价键接。同时,加入吡啶所制得的FG-PA共混薄膜相比未加入吡啶的拉伸强度增加了25.6%。

环氧基氟化石墨耐磨涂料的研究

以环氧树脂为黏接剂,采用酰胺类固化剂,并以氟化石墨为润滑剂,SiC为耐磨填料,制备一种常温固化的耐磨涂料。用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析氟化石墨的结构和性质,用光学显微镜(OM)观测润滑剂和填料在涂料中的分散情况,探索涂料中氟化石墨和SiC的含量与涂层力学性能、摩擦性能和热性能的关系。结果表明:氟化石墨层间距为0.71 nm,晶型结构不规则,表面能较低,其润滑性能优于石墨;通过一定的工艺SiC和氟化石墨均匀地分散在涂料中;含SiC和氟化石墨的涂膜具有较好的力学性能;当SiC和氟化石墨质量分数为20%和5%时,涂层耐磨性能较好;SiC和氟化石墨使涂膜的耐热性有所改善。

低介电聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜的制备及表征

目的为了解决超大规模电路高度集成所引起的RC延迟、信号串扰、能耗及噪声等一系列问题,制备具有低介电常数的聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜。方法分别采用液相剥离法和两步法制备了氟化石墨烯溶液和聚酰胺酸前驱体溶液,通过溶液共混法制备聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜,并通过透射电镜、红外光谱仪、X射线衍射仪以及精密阻抗分析仪,对氟化石墨烯、聚酰亚胺及聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜的微观结构和介电性能进行表征研究。结果氟化石墨烯和聚酰亚胺成功复合得到了聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜,且复合薄膜的介电常数由3.63降到了2.52。结论成功制备了低介电常数的聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜。

石墨/氟碳涂层与氟化石墨/氟碳涂层腐蚀行为的研究

将不同含量的石墨和氟化石墨作为填料分别与氟碳树脂混合,制备了石墨/氟碳涂层和氟化石墨/氟碳涂层。通过盐雾试验测试了涂层的耐蚀性能,并采用电化学阻抗谱和动电位极化曲线研究了涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为和失效过程。结果表明:适当加入石墨和氟化石墨均可显著增大氟碳涂层的电阻,提高涂层对Q235钢的防护性能。复合涂层的防护性能随填料含量增大先提高后降低,当二者含量为0.4%时,涂层的耐蚀性最好。相同含量下,石墨比氟化石墨更能提高氟碳涂层的防护性能,原因是氟化石墨的表面能低,分散比石墨困难。

氟化石墨的合成及应用研究

氟化石墨作为石墨的改性材料,在越来越多的方面得到了广泛的应用,也引起了许多科技工作者的兴趣。本文从氟化石墨的结构和性质入手,着重叙述了氟化石墨的各种合成方法和应用。

磁性可回收氟化石墨烯破乳材料的制备及乳液分离性能

以氟化石墨烯(FG)为原料,首先制备了水合肼还原的具有一定亲水性的氟化石墨烯(HFG),然后采用溶剂热法制备了可磁性分离的四氧化三铁负载的氟化石墨烯复合破乳材料(HFG-Fe3O4).分别利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线粉末衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对HFG-Fe3O4的形貌、结构和化学性质进行了表征.最后研究了HFG-Fe3O4对含油废水的破乳性能,探讨了影响其破乳性能的主要因素,并对其破乳机理进行了分析.结果表明:HFG-Fe3O4是一种表面负载有Fe3O4纳米颗粒的二维片状材料,在最佳剂量为600 mg/L时对酸性和中性含油废水具有良好的破乳效果.在酸性和中性条件下,主要是利用HFG-Fe3O4与含油废水之间的静电吸引力以及HFG-Fe3O4与沥青质之间的π-π相互作用实现油-水分离.但是,在碱性条件下,HFG-Fe3O4与油滴之间的静电斥力将急剧增大,最终导致破乳效率降低.此外,将磁性回收的HFG-Fe3O4循环利用4次后其乳液分离效率并没有明显下降,表现出优异的循环稳定性.

氟化石墨的制备及表征

通过石墨与电解熔盐KF·ZHF所产生的氮气反应，制得了氧化石墨。采用扫描电镜，X射线衍射和红外光谱对其形貌和结构进行测定，并研究了反应温度对氯化石墨结构的影响，初步探讨了氯化石墨的反应机理。